[发明专利]控制钢筋混凝土氯离子渗透的装置和方法

说明书

本发明公开了控制钢筋混凝土氯离子渗透的装置和方法。所述装置包括混凝土保护层和阴极保护回路，还包括监控电路、设于混凝土保护层和被保护混凝土主体之间的多孔吸收层，所述多孔吸收层下部设有进液口、上部设有出液口，所述监控电路包括监控电源，所述监控电源的两端分别用于与被保护混凝土主体中除被保护钢筋外的另一钢筋两端相连。该结构能够同时对钢筋混凝土和保护装置中的有害氯离子进行定向移动和清除，从而达到恢复钢筋混凝土结构功能和延长钢筋混凝土结构、保护装置中阳极的使用年限的目的。本发明的装置低能耗，安装简便；无需不间断开启保护电流，能有效地避免对钢筋混凝土结构的过保护；降低在使用过程中对阳极的损害，无需定期更换。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土防腐蚀技术领域，具体涉及控制钢筋混凝土氯离子渗透的装置和方法。

背景技术

处于海洋环境中的钢筋混凝土结构因直接暴露于高浓度氯离子环境中，具有强穿透性的氯离子通过表层的混凝土到达钢筋表面，混凝土中钢筋表面的氯离子浓度渐渐上升至临界值，破坏了钢筋钝化膜，并在水和氧气条件下钢筋发生锈蚀，钢筋腐蚀的部分造成混凝土和钢筋的粘接性能退化、混凝土保护层脱落、构件的承载力下降和结构的性能劣化。

对于钢筋混凝土受到氯盐侵蚀破坏，传统的方法是通过局部打补丁进行修补，即对于混凝土脱落破损的局部凿除，并对露出的钢筋进行处理，再用水泥砂浆进行填补。随着技术的发展，虽然填补的材料防腐蚀、导电率和抗渗性强，但未修补区的氯离子浓度仍然很高，在修补区和未修补区的钢筋形成原电池，修补区钢筋为阴极，未修补区钢筋为阳极，结果造成老混凝土中的钢筋加快腐蚀，很快结构性能会再次劣化。

中国专利CN102926349A提供了一种基于电化学脱盐的海港工程混凝土结构修补加固的方法及系统。其对混凝土构件进行构件表面检测评估，在电化学脱盐处理的基础上，根据修补时构件的状态和修补加固后的使用要求采用碳纤维加固或涂层防腐进一步提高结构的安全性或耐久性。该专利申请虽在传统钢筋混凝土修补上进行电化学脱盐处理，但脱盐处理过程中需专人管理，需要较大的直流电流密度且需要长期通电，使用局限性大且方法较复杂。

目前阴极保护技术成为应用广泛的防腐蚀技术并且效果得到国内外的认可，其原理是将被保护金属作为阴极，通入阴极电流极化阴极，抑制被保护金属腐蚀产生的电子迁移，从而防止或减弱金属腐蚀。目前阴极保护技术可分为牺牲阳极和外加电流两种方式，其中牺牲阳极保护方式寿命短，输出电流无法控制和调节，更换较复杂；外加电流保护方式使用寿命长，可调节和控制输出电流，但保护系统实施较复杂并需要控制电位以防止发生氢脆危险。

中国专利CN104046998A提供了一种便于安装和更换的钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法，将定向吸收装置作为阳极，钢筋混凝土内的钢筋作为阴极，通过电缆连接形成原电池。其中定向吸收装置由镁合金、填充材料以及填充材料模具组成，模具安装固定于混凝土表面，该专利申请虽然在运行期间不需要维护管理，但是需定期更换阳极、无法调节输出电流并且不适用于存在杂散电流的环境中。

中国专利CN106011871A提供一种保护混凝土结构的方法和装置，通过铺设碳纤维织物网并浇筑混凝土基体形成混凝土阳极，被保护混凝土的钢筋作为阴极，经外加直流电源形成阴极保护系统。该专利申请需持续通电，保护系统较复杂，需要维护管理否则易导致保护系统失灵。

目前，相关专利中主要考虑的是通过外加电流保护在电流阴极的混凝土中的钢筋，但阳极仍需要定期更换维护，保护系统使用复杂，则保护装置的耐久性和实用性将受到极大影响。另外，现有专利中对于保护装置在使用过程中氯离子的去除都没有考虑，使得保护装置必须不间断开启保护电流，加速保护装置阳极的破坏。

发明内容